Przykłady hydrolizy (soli, kwasów, zasad, organicznych C.)

The hydroliza, w chemii jest to reakcja podwójnego rozkładu z wodą jako jednym z reagentów. Zatem, jeśli związek jest reprezentowany przez wzór AB, w którym A i B są atomami lub grupami, a woda jest reprezentowana wzorem HOH, reakcja hydrolizy może być reprezentowana przez odwracalne równanie chemiczne: AB + HOH ⇌ AH + BOH.

Odczynniki inne niż woda i produkty hydrolizy mogą być cząsteczkami obojętnymi - jak w większości hydrolizy związkami organicznymi - lub cząsteczkami jonowymi, jak w hydrolizie soli, kwasów i zasad.

W biotechnologii i organizmach żywych substancje te są często polimerami (Encyclopædia Britannica, 2016).

Słowo pochodzi od hydro, greckiego dla wody i lizy, co oznacza „rozwiązać”. Hydroliza oznacza oddzielenie substancji chemicznych, gdy są dodawane do wody.

Trzy główne typy hydrolizy to hydroliza soli, hydroliza kwasów i hydroliza zasad.

Indeks

• 1 Hydroliza soli
• 2 Hydroliza kwasów
• 3 Hydroliza bazy
• 4 Hydroliza związków organicznych
• 5 Przykłady hydrolizy
• 6 referencji

Hydroliza soli

W wodzie sole dysocjują tworząc jony (całkowicie lub niekompletnie w zależności od odpowiedniej stałej rozpuszczalności, Ks).

Hydrolizę z udziałem związków jonowych można zilustrować przez zmiany chemiczne zachodzące w wodnym roztworze soli octanu sodu.

W roztworze oddziela się składniki jonowe soli (jon octanowy i jon sodowy). Cząsteczki wody łączą się z jonami octanu, tworząc jony kwasu octowego i wodorotlenku.

CH₃COONa + H₂O → CH₃COOH + Na⁺ + OH^-

Kwas octowy odwracalnie dysocjuje na jony octanowe i jony wodorowe, ale tylko w bardzo małym stopniu, tak że zawartość jonów w roztworze jest w dużej mierze jonami sodu i wodorotlenku. Dlatego rozwiązanie wykazuje podstawowe właściwości (tj. Zmiany papieru lakmusowego z czerwonego na niebieski).

Innym przykładem hydrolizy soli jest chlorek sodu, który w roztworze wodnym rozrywa wiązania jonowe soli solwatowanej przez wodę, jak pokazano na ryc. 1 (Patrina Kim, 2015).

Figura 1: hydroliza chlorku sodu

Hydroliza kwasowa

Woda może działać jako kwas lub zasada, na podstawie teorii kwasu Brønsteda-Lowry'ego. Jeśli działa jak kwas Bronsteda-Lowry'ego, cząsteczka wody odda proton (H +), również napisany jako jon hydroniowy (H3O) ⁺).

Gdyby działał jako baza Bronsteda-Lowry'ego, zaakceptowałby proton (H ⁺). Reakcja hydrolizy kwasowej jest bardzo podobna do reakcji dysocjacji kwasu.

CH₃COOH + H₂O ⇌ CH₃COO^- + H₃O⁺

W poprzedniej reakcji proton H⁺ kwasu octowego (CH₃COOH) jest przekazywany do wody, wytwarzając H₃O⁺ i CH₃COO^- . Powiązania między H⁺ i CH₃COO^- są łamane przez dodanie cząsteczek wody.

Reakcja z CH₃COOH, słaby kwas, jest podobny do reakcji dysocjacji kwasu, a woda tworzy sprzężoną zasadę i jon hydroniowy. Gdy hydrolizuje się słaby kwas, wytwarza się jon hydroniowy (Illustrated Glossary of Organic Chemistry, S.F.).

Hydroliza zasadowa

Podstawowa reakcja hydrolizy będzie podobna do reakcji dysocjacji zasady. Powszechną słabą zasadą, która dysocjuje w wodzie, jest amoniak:

NH₃+H₂O⇌NH₄⁺+OH^-

W hydrolizie amoniaku cząsteczka amoniaku przyjmuje proton z wody (to znaczy woda działa jak kwas Bronsteda-Lowry'ego), wytwarzając anion wodorotlenku (OH^-).

Podobnie jak w podstawowej reakcji dysocjacji, amoniak tworzy amon i wodorotlenek z dodatku cząsteczki wody.

Hydroliza związków organicznych

Hydrolizę związków organicznych można zilustrować przez reakcję wody z estrem kwasu karboksylowego.

Wszystkie te estry mają ogólny wzór RCO-OR ', w którym R i R' są grupami kombinacji (na przykład, jeśli R i R 'oba oznaczają grupę metylową, CH₃, ester to octan metylu).

Hydroliza obejmuje kilka etapów, z których najwolniejszy jest tworzenie wiązania kowalencyjnego między atomem tlenu cząsteczki wody i atomem węgla estru.

W kolejnych etapach, które są bardzo szybkie, wiązanie węgiel-tlen estru zostaje przerwane, a jony wodorowe są oddzielone od pierwotnej cząsteczki wody i związane z powstającą cząsteczką alkoholu. Pełna reakcja jest reprezentowana przez równanie:

RCO-OR '+ H2O → RCO-OH + R'-OH.

Gdy RCO-OH oznacza cząsteczkę kwasu karboksylowego, R'-OH oznacza cząsteczkę alkoholu, a kreski reprezentują wiązania kowalencyjne, które są łamane lub tworzą się podczas reakcji. Rysunek 2 ilustruje przykład hydrolizy octanu metylu (Clark, 2004).

Figura 2: hydroliza octanu metylu

Reakcje hydrolizy w organizmach żywych przeprowadza się za pomocą katalizy klasy enzymów znanych jako hydrolazy.

Reakcje biochemiczne, które rozkładają polimery, takie jak białka (wiązania peptydowe między aminokwasami), nukleotydy, cukry złożone i skrobia oraz tłuszcze są katalizowane przez tę klasę enzymów.

W tej klasie lipazy, amylazy i proteinazy hydrolizują odpowiednio tłuszcze, cukry i białka (Boundless, 2016).

Bakterie i grzyby rozkładające celulozę odgrywają szczególną rolę w produkcji papieru i innych codziennych zastosowań biotechnologii, ponieważ mają enzymy (celulazy i esterazy), które mogą rozkładać celulozę na polisacharydy (polimery cząsteczek cukru) lub glukozę i rozkładać się lepkość.

Na przykład proteinazę dodano do ekstraktu komórkowego w celu zhydrolizowania peptydów i wytworzenia mieszaniny wolnych aminokwasów (Phillips, 2016).

Przykłady hydrolizy

Rozpuszczanie soli słabego kwasu lub zasady w wodzie jest przykładem reakcji hydrolizy. Silne kwasy mogą być również hydrolizowane. Na przykład rozpuszczanie kwasu siarkowego w wodzie wytwarza hydronium i wodorosiarczan.

Hydroliza cukru ma swoją nazwę: scukrzanie. Na przykład cukrowa sacharoza może ulegać hydrolizie w celu rozbicia na jej składowe cukry, glukozę i fruktozę.

Hydroliza katalizowana kwasem jest kolejnym rodzajem reakcji hydrolizy. Przykładem jest hydroliza amidów.

W układach biologicznych hydroliza ma tendencję do katalizowania przez enzymy. Dobrym przykładem jest hydroliza cząsteczki energii ATP. Katalizowana hydroliza jest również wykorzystywana do trawienia białek, węglowodanów i lipidów (Helmenstine, 2017).

Referencje

1. (2016, 26 maja). Hydroliza. Zaczerpnięte z bezgranicznego: boundless.com.
2. Clark, J. (2004). MECHANIZM KWASOWEJ KATALIZOWANEJ HYDROLIZY ESTERÓW. Źródło: chemguide.co.uk: chemguide.co.uk.
3. Encyclopædia Britannica. (2016, 16 listopada). Hydroliza. Zrobione z britannica: britannica.com.
4. Helmenstine, A. M. (2017, 23 marca). Definicja i przykłady hydrolizy. Zaczerpnięte z thinkco: thoughtco.com.
5. Ilustrowany słownik chemii organicznej. (S.F.). Zaczerpnięte z chem.ucla.edu: web.chem.ucla.edu.
6. Patrina Kim, G. H. (2015, 20 października). Hydroliza. Zaczerpnięte z chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.
7. Phillips, T. (2016, 16 września). Wyjaśnienie hydrolizy. Zrobiono z thebalance: thebalance.com.